PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA - Spada UNS

PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

INTERPRETASI

•Metode mengolah data kinetika dari hasil suatu percobaan untuk menentukan parameter kinetika (order reaksi dan konstanta kecepatan reaksi).

•Metode interpretasi data kinetika

•metode diferensial,

•metode kecepatan awal,

•metode integral

•metode setengah umur.

PROSEDUR ANALISIS DAN INTERPRETASI DATA KINETIKA

1. Metode integral (atau integrasi)

Didasarkan pada hasil integrasi persamaan kecepatan reaksi. Pada metode ini, analisis data kinetika dilakukan dengan mengalurkan beberapa fungsi konsentrasi reaktan versus waktu, dalam grafik-grafik yang bersesuaian.

Relatif mudah digunakan dan diterapkan, meskipun bersifat trial and error

Direkomendasikan untuk:

• pengujian sebuah mekanisme reaksi

• persamaan-persamaan kinetika yang sederhana

• data-data kinetika yang persebarannya tidak cukup baik (atau tidak menentu)

2. Metode diferensial (atau diferensiasi)

Didasarkan pada diferensiasi data-data percobaan (konsentrasi versus waktu) untuk memperoleh kecepatan reaksi yang sebenarnya. Pada metode ini, analisis data kinetika dilakukan dengan menduga beberapa hubungan antara kecepatan reaksi sebagai fungsi konsentrasi, dan menguji dugaan-dugaan tersebut melalui grafik-grafik yang bersesuaian.

Terkait langsung dengan persamaan kecepatan reaksi dalam bentuk diferensial.

Mengevaluasi harga-harga turunan dCi/dt atau dpi/dt atau dP/dt dalam persamaan kecepatan reaksi (dari data-data percobaan)

Dapat digunakan untuk persamaan-persamaan kinetika yang lebih kompleks

Memerlukan data-data yang banyak dan akurat

METODE INTEGRAL

1. Metode grafik (atau grafik pembanding) 2. Metode merata-ratakan harga k (k

averaging

procedure)

3. Metode

fractional life

(metode ini hanya bisa diterapkan untuk model kinetika hukum pangkat

Prosedur Umum Metode Integral

METODE INTEGRAL

1. Metode grafik (atau metode grafik pembanding)

• Metode ini bersifattrial and error, plot data-data kinetika dalam grafik Orde reaksi tebakannya dianggap sesuai jika plot yang dihasilkan membentuk garis lurus (linier).

Penyimpangan terhadap bentuk linier dapat dinyatakan dalam 2 bentuk, yakni:

(a) kelengkungan positif atau naik (positive/upward curvature) (b)kelengkungan negative atau

turun (negative/downward curvature).

2. Metode merata-ratakan harga k (k averaging procedure) – metode numerik

• Metode ini bersifattrial and error,perhitungan harga k (pada sebuah orde reaksi yang ditebak) secara individual, dan kemudian merata-ratakannya. Jika harga-harga k yang diperoleh tidak konsistensi, berarti orde reaksi yang ditebak tidak sesuai.

Grafik (a) menunjukkan harga-harga k yang tidak konsisten adanya variasi yang cukup lebar antara harga-harga k.

Grafik (b) menunjukkan harga-harga k yang relative konsisten

3. Metodefractional-life atau metode waktu paruh(half-life)

Metode ini didasarkan pada hubungan antara fractional-life atau waktu paruh reaksi dengan konsentrasi reaktan A mula- mula

atau

3-1. FIND A RATE EQUATION USING THE INTEGRAL METHOD

Reactant A decomposes in a batch reactor, A →Products

The composition of A in the reactor is measured at various times with results shown in the following columns 1 and 2. Find a rate equation to represent the data.

Contoh 3-1

Di dalam sebuah reaktor batch bervolume-tetap, reaktan A terdekomposisi menurut persamaan reaksi homogen berikut:

A→Produk

Komposisi A dalam reaktor (CA) yang diukur pada berbagai variasi waktu t disajikan sebagai berikut:

•Tentukan persamaan kinetika reaksi yang merepresentasikan data-data kinetika tersebut di atas, dengan menggunakan metode integral dan metode diferensial. Persamaan kecepatan reaksi dianggap mengikuti model hukum pangkat:

Metode Grafik Pembanding

Jika orde yang ditebak: n = 0

Jika orde yang ditebak: n = 1

Jika orde yang ditebak: n = 2

Cek jika : n = 1,4

Metode Perata-rataan Harga k

Cek jika :n = 1,4

Jadi: k

_rata-rata

= ………..

Metode Fractional Life (F = 80 %)

Penentuan n dan k:

Metode Diferensial untuk Analisis Data

•Metode diferensial dilakukan dengan mengevaluasi seluruh term dalam persamaan kecepatan reaksi yang berbentuk diferensial (meliputi: , , atau )

•Menguji kesesuaian bentuk persamaan kecepatan reaksi yang ditinjau dengan data-data yang diperoleh berdasarkan percobaan.

•Harga-harga parameter kinetikanya dapat ditentukan melalui prosedur atau teknik linierisasi terhadap model persamaan kinetika yang ditinjau.

Metode Diferensial (dengan Teknik Linierisasi)

Jika ada 2 model persamaan kinetika yang ditinjau:

1. Bentuk:

Bentuk ini dapat dilinierisasi menjadi log log . log log log . log

Metode Diferensial (Teknik Linierisasi)

2. Bentuk:

Bentuk ini dapat dilinierisasi menjadi

_!

^"

_{# !}

!

METODE DIFERENSIAL SECARA TRIAL AND ERROR.

f(C_A) ditebak/diasumsikan. Bentuk persamaan kecepatan reaksi tebakan tersebut dianggap sesuai jika plot antara $%& & '()

menghasilkan bentuk yang linier.

Prosedur umum metode diferensial untuk analisis data

Penentuan^*+,

*_-

Beberapa metode yang digunakan untuk mengevaluasi harga

:

1. Metode grafik

Pengamatan secara visual terhadap plot CA versus t dan menarik garis-garis singgung yang bersesuaian pada kurva tersebut.

Berdasarkan smooth-curve antara CA versus t yang telah dibuat, beberapa buah garis singgung dapat ditarik/dibuat secara sembarang (atau random), pada beberapa titik data yang bersesuaian.

Harga slope setiap garis singgung tersebut merupakan harga-harga

*+_,

Yang dievaluasi.

Metode diferensiasi (a) Diferensiasi sederhana

Yakni dengan mengambil pendekatan harga -^∆

∆ sebagai −

. CA rata-rata sebagai CA pada dua pasangan data yang berdekatan.

Ilustrasi :

Merupakan pengembangan dari diferensiasi sederhana (pada butir (a)).

Algoritma:

•Lakukan perhitungan -^∆

∆ seperti pada butir (a).

•Plotkan harga-harga -^∆

∆ versus t ke dalam sebuah histogram (diagram batang).

•Buatlah sebuah garis yang mewakili kecenderungan data-data -^∆

∆ versus t dan yang akan memotong histogram (atau setiap batang pada histogram) menjadi dua area dengan luas yang (hampir) sama antara area bagian atas dan area bagian bawah→ equal-area

•Evaluasi harga-harga - ^∆

∆ berdasarkan perpotongan antara garis tersebut dengan histogram (atau setiap garis vertikal pada histogram)

Ilustrasi :

2. Metode numerik

• Finite difference

• Pendekatan polinomial orde-k (metode Polymath)

• metode isolasi